[핵잼 사이언스] 초당 374회…최강 회전 도약력 지닌 ‘톡토기’를 아시나요?

톡토기라는 이름의 좀처럼 들어본 적이 없는 벌레가 세계에서 가장 빠른 회전 도약 능력을 지녔다고 미국의 한 과학자가 주장하고 나섰다.

노스캐롤라이나주립대 산하 자연사박물관의 진화생물학·행동연구실 소속 에이드리언 스미스 박사는 최근 유튜브 채널 앤트랩을 통해 톡토기의 회전 도약 능력을 실험한 영상을 공개했다.

절지동물 내구강에 속하는 톡토기는 몸길이 1.5㎜, 높이 1㎜ 정도밖에 되지 않는 매우 작은 몸집을 지니고 있는데 스미스 박사가 이쑤시개와 비교한 모습을 보면 그 크기가 얼마나 작은지 가늠할 수 있다.

특히 톡토기는 날개는 없지만 다른 동물에게 없는 도약기라는 기관이 배 부분에 있어 높이 도약할 수 있다. 두 개의 다리처럼 보이는 막대 모양의 이 기관은 평소 아랫배에 딱 붙어 있지만 위험을 감지하면 근육 수축을 이용해 약간 뒤쪽으로 용수철처럼 튀어오르며 회전한다.

스미스 박사는 이런 톡토기의 도약 모습을 초고속 카메라로 촬영해 그 메커니즘(기전)을 자세히 조사했다.

그는 톡토기 약 50마리를 촬영해 이들 동물은 몸길이가 1㎜ 정도밖에 안 되는 데도 수직으로 도약했을 때 도달하는 높이가 48㎜나 된다는 것을 알아냈다. 게다가 그 회전수는 최고 초당 374회를 기록했다. 이는 분당 회전수로 2만2440rpm에 해당한다. 헬리콥터의 회전 날개가 평균 250~660rpm, 레이싱카 엔진의 회전수가 7000~1만5000rpm 정도가 되는 점을 고려하면 엄청난 것이다.

또 이들 동물이 도약을 시작했을 때의 회전수는 평균적으로 초당 255회, 최고 도달점에서는 초당 150회에 달한다는 것을 확인했다. 가속도를 계산한 결과 700㎨(미터 매 초 제곱)에 달했다. 이는 1초에 700m씩 가속하는 것을 의미한다. 최고 도달점 이후에는 회전수가 떨어지면서 낙하해 지면으로 안전하게 착지한다.

이번 실험에서는 또 이들 톡토기의 도약에 마그누스 효과가 작용하는 것으로 나타났다고 스미스 박사는 밝혔다.

마그누스 효과는 발사된 탄환이 커브를 도는 이유를 설명하는 이론으로 한 마디로 회전하면서 직진하는 물체에는 진행 방향에 대해 수직의 힘(양력)이 작용한다는 것이다.

예를 들어, 우측 회전 탄환은 직진하면서 왼쪽 위쪽 후방을 향해 공기의 흐름을 일으킨다. 이를 통해 진행 방향에 대해 수직으로 하향의 힘이 작용해 총알이 조금씩 휘어지는 것이다.

이에 대해 스미스 박사는 동물의 세계에서 마그누스 효과가 작용하는 종은 아직 없다고 알려졌지만 톡토기가 그 첫 번째를 기록할지도 모른다고 말했다.

한편 톡토기는 전 세계적으로 3600여종이 보고됐으며 이 중 50여 종은 국내에 분포하는 것으로 알려졌다.

사진=앤트랩/유튜브

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr